INTRODUÇÃO À TEORIA DE GRUPO

INTRODUÇÃO À TEORIA DE GRUPO: SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO POR ESPECTROSCOPIA VIBRACIONAL DO CIS E TRANS BISGLICINATO DE COBRE (II)

Ione de Andrade, Juliana Aparecida dos Santos

Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucurí Faculdade de Ciências Exatas, Curso de Licenciatura em Química.

Abstract:The vibrationalspectraas well asthe theoryof groups andsymmetry,are indispensable toolsto infer thestructure of a moleculein order todetermine howthe atomsare bondedina molecule.The isomers cis and trans-bisglicinatocopper (II) have differentstability: thetransisomerloses itswater molecule, thislossevidenced bycrystallization,much more easilythanthe thecis isomer. Inpreparing thesebothisomersequilibriumisestablished, butas the crystallizationof the cisisomer isfavored by thekinetics,it isonlyprecipitatein the solution.

Resumo:Os espectros vibracionais, bem como a teoria de grupos e a simetria, são ferramentas indispensáveis para inferir a estrutura de uma molécula, a fim de determinar como os átomos se encontram ligados em uma molécula. Os isômeros cis e trans-bisglicinato de cobre (II) apresentam estabilidade diferente: o isômero trans perde sua molécula de água, perda essa evidenciada pela cristalização, com muito mais facilidade do que o o isômero cis. Na preparação destes isômeros é estabelecido o equilíbrio de ambos, mas como a cristalização do isômero cis é favorecida pela cinética, apenas ele é precipitado na solução.

Palavras Chaves:Espectroscopia vibracional, isômeros,estiramentos.

1 INTRODUÇÃO

1.1 Espectroscopia vibracional

Na espectroscopia vibracional, são investigadas as frequências das vibrações dos átomos nas moléculas.As variações nas energias das vibrações são tais que a radiação geralmente usada está na região infravermelha do espectro. Desse modo, a espectroscopia IV é usada como sinônimo de espectroscopia vibracional [1].Um espectro IV típico de um líquido consiste em uma série de bandas vibracionais pois as variações nos níveis rotacionais que originam uma série de picos para cada estado vibracional causam diferença mínima na energia e não são detectadas [2].Vibrações com frequência muito baixa são detectadas na região de microondas do espectro, ao passo que as de alta frequência invadem o espectro visível. Como na espectroscopia rotacional, a unidade-padrão é o número de onda (cm-1), que também é a unidade que descreve o comprimento de onda da luz envolvida, normalmente expressa em micrômetros ou mícrons [1].

As vibrações de todas as moléculas podem ser descritas em termos de movimentos independentes, de modo que para cada movimento a frequência de vibração para todos os átomos seja a mesma. Esses são os modos normais de vibração. As frequências de luz que são absorvidas por causa dos movimentos vibracionais dos átomos nas moléculas são aquelas que têm as mesmas frequências dos modos normais de vibração. O número total de modos normais únicos depende de dois aspectos: o número de átomos na molécula (indicado pelos 3N-5 ou 3N-6 números de modos normais) e a simetria da molécula. Quanto maior a simetria, menor o número de modos normais independentes [1].

A energia vibracional da molécula diatômica équantizada edada pela equação 1:

Evib = hν(ν+1/2) ν= 0, 1, 2, 3 .......... (1)

onde h é a constante de Planck, ν é a frequência clássica prevista pela lei de Hooke e ν é o número quântico vibracional.

Como as energias dos estados vibracionais são quantizadas, as diferenças nas energias terão apenas determinados valores. Como os modos normais são as vibrações de todos os átomos de uma molécula e não apenas de dois, a equação 2,

(2)

que correlaciona que relaciona a frequência do oscilador com a constante de força clássica e com a massa reduzida, não são diretamente aplicáveis a uma molécula poliatômica, mesmo que se use a ideia de uma constante de força. Porém, muitos modos normais são, em grande parte, movimentos amplos de apenas alguns poucos átomos ligados entre si em uma molécula grande. Daí surgem os tipos de movimentos, ditos localizados, como estiramentos C-H ou flexões CH2até mesmo para moléculas grandes. Estas denominações são incorretas tecnicamente, mas na prática, são úteis para descrever qualitativamente o modo normal damolécula.

1.2 Isomeriacis-trans

A isomeria cis-trans ocorre principalmente em complexos com geometria quadrática e octaédrica. O cobre no estado de oxidação 2+ forma grande quantidade de compostos de coordenação, muitos dos quais são quelatos. A maioria dos compostos e complexos tetraédricos de Cu (II) apresenta uma estrututra octaédrica distorcida e são azuis ou verdes. A razãode a espécie octaédrica apresentar estadistorçãoé devidoaoefeitoJahn-Teller, presente em compostos com configuração eletrônica d9, que tem apenas um orbital para o qual o elétron pode ser promovido [3]. Essa distorção tetragonal não é favorecida, pois diminui a energia de ligação metal-ligante. Por outro lado, elas provocam um desdobramento secundário dos orbitais d, resultando em uma energia de estabilização extra para o complexo, conforme os ligantes segundo o eixo z estejam mais próximos, causando uma compressão, ou mais afastadoscausando um alongamento, sendo este últimomaiscomum [4]. A interação eletrostática enre os ligantes e os orbitais dx2-y2e dz2, neste, caso não será mais a mesma uma vez que dz2 tem uma forte componente segundo o eixo z, enquanto o dx2-y2 possui uma componente nula nessa direção, pois dispõe-se no eixo xy[4].Na prática realizada foram sintetizados doisisômeros geométricos, o cis e o trans-bisglicinato decobre(II). A glicina é o único aminoácido que não apresenta atividade óptica. A maioria das proteínas possui pequenas quantidades de glicina; este aminoácido, apesar de ser pequeno, é essencial aos seres vivos por atuar comoneurotransmissorinibitóriono sistemanervoso central [2].

2 OBJETIVOS

Preparar e caracterizar os isômeros geométricos cis e trans bis(glicinato) cobre(II). Utilizar a Teoria de Grupos para interpretar os espcetros de infravermelho e distinguir as formas isoméricas.

3 EXPERIMENTAL

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